Ы, включают методы обработки данных многих ранее су­ществовавших автоматизированных систем (АС), с другой обладают спецификой в организации и обработке данных

Вид материала

Документы

Содержание 6 Цифровые модели местности 6.1. Основные понятия Метод построения ЦМИ на основе обобщения Метод построения ЦММ на основе агрегации Цифровую карту ЦМК можно ЦММ может

Подобный материал:

• Методы анализа данных, 17.8kb.
• Методика определения актуальных угроз безопасности персональных данных при их обработке, 175.98kb.
• Понятия о базах данных и системах управления ими. Классификация баз данных. Основные, 222.31kb.
• Анализ и оценка дисциплин обслуживания требований (запросов) с учетом их приоритетов, 20.53kb.
• Программа дисциплины «Методы обработки экспериментальных данных», 318.77kb.
• «Прикладная информатика (по областям)», 1362.72kb.
• Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Базы данных" Составитель:, 602.97kb.
• Концепция баз данных уже давно стала определяющим фактором при создании эффективных, 293.58kb.
• Доклад Тема: «Информационные технологии», 58.36kb.
• Рабочей программы дисциплины Структуры и алгоритмы обработки данных по направлению, 21.62kb.

6 Цифровые модели местности

6.1. Основные понятия

Развитие автоматизированных методов обработки пространственной информации привело к появлению нового направления в моделирова­нии - цифрового моделирования.

Основной элемент цифрового моделирования - цифровая модель местности (ЦММ), которая может быть получена с помощью разнооб­разных технологий.

В отличие от всех рассмотренных выше моделей данных цифровые являются их формой представления для обработки на ЭВМ. Например, цифровая модель может иметь в качестве структурной основы иерархи­ческую, реляционную, сетевую или комплексную модель.

Цифровые модели могут храниться в базах данных или независимо в виде файловых структур. Наибольшее распространение цифровые модели нашли в ГИС, строительстве, архитектуре.

В настоящее время используют много определений ЦММ. Различие между ними обусловлено различием исходных моделей и задач, для ко­торых эти ЦММ создаются. Тем не менее можно выделить общие при­знаки ЦММ с помощью методов абстракции для построения структур моделей.

Метод построения ЦМИ на основе обобщения

Структура ЦММ (рис. 6.1 ), построенная на основе обобщения, т.е. с использованием принципа "цифровая модель есть часть ...", отражает четыре основных свойства модели, вытекающие из се определения.


1. Как модель объекта конкретной предметной области она должна содержать специальную информацию о данной предметной области: элементы координатного и атрибутивного описания, характеризующие как саму предметную область, так и индивидуальные свойства модели­руемых объектов.

2. Как модель вообще ЦММ должна быть определена на известном классе моделей, т.е. она должна иметь вполне определенную структуру и содержать в своей основе одну из базовых моделей данных (см. разд. 3). Из этого свойства вытекает, что ЦММ должна обладать общи­ми свойствами безотносительно к предметной области. Следовательно, логическая структура ЦММ, с одной стороны, должна содержать индивидуальные свойства объектов, с другой - не вступать в противоречие с существующими методами описания и использования моделей данных.

3. ЦММ как модель цифровая должна быть оптимально организова­на и удобна при работе на ЭВМ. Это означает, что для полной реали­зации модели должна быть определена ее физическая струк­тура.

4. Как элемент базы данных ЦММ должна быть пригодна для мо­делирования, многократного использования, анализа и решения раз­личных задач. Отсюда следует, что ЦММ должна содержать допол­нительную информацию для ее многократного использования. Дру­гими словами, она должна быть информативно переопределена по отношению к одиночной модели объекта, т.е. должна по возможнос­ти содержать свойства (атрибуты) подкласса (группы) объектов, а не одного объекта. Это свойство необходимо учитывать при организа­ции технологии систем, использующих цифровое моделирование. Оно может быть реализовано путем организации баз данных для хране­ния ЦММ.

Такая организация подразумевает создание БД не как хранилища или архива единичных ЦММ, а как проведение дополнительных исследова­ний для выявления класса моделей, к которому принадлежит ЦММ и формирование БД для классов и типов цифровых моделей. Кроме того, обязательным является определение и установление связей между раз­ными ЦММ одного или разных классов.

Многочисленные попытки специалистов разработать технологию автоматизированной системы на основе неавтоматизированной техно­логии, решающей задачи получения единичного продукта, всегда приводили к резкому увеличению трудозатрат и стоимости работ. К со­жалению, такие специалисты не отличают концепции ручных техноло­гий от автоматизированных.

Напомним, что неавтоматизированная технология нацелена на из­готовление одиночного продукта (например, плана определенного мас­штаба или издательских оригиналов одной тематики, одного масшта­ба). Поэтому в таких технологических процессах до минимума сведены необходимость получения дополнительной информации и возможность изменения методов обработки информации.

Напротив, автоматизированная технология должна быть нацелена на изготовление совокупности (серий) различных продуктов. Она в от­личие от ручных технологий позволяет хранить, модифицировать и ис­пользовать в различных сочетаниях как информацию, так и методы ее обработки. Эффект от такой технологии возрастает с течением времени, по мере заполнения базы данных и ее оптимального использования. Информация накапливается не только в виде суммы данных о единичных объектах, но и в виде взаимосвязанных методов преобразования информации и накапливаемой суммы свойств и связей классов объектов.

Именно для возможности многократного применения информаци­онная модель базы данных должна быть переопределена (более инфор­мативна) по сравнению с информационной моделью ручной технологии для получения разового продукта.

Поэтому четвертое свойство ЦММ должно быть учтено при органи­зации информационной основы ГИС. Обобщенное описание цифровых моделей местности должно выполняться на уровне типов, т.е. для этого необходимы предварительный анализ и последующая максимальная типизация пространственных объектов.

Индивидуальные свойства конкретного объекта должны выражаться на уровне знаков. Такое сочетание индивидуального и обобщенного описания в теории моделей данных известно под названием классифи­кация (см. разд. 3). Следовательно, для полного создания ЦММ должна быть предварительно разработана система классификации или некий классификатор.

Метод построения ЦММ на основе агрегации

Метод построения моделей данных на основе агрегации дополняет метод обобщения. Схема агрегативного построения ЦММ (рис. 6.2), как и описание ЦММ (см. рис. 6.1) выполнена в виде Е-дерева (иерархичес­кая модель). Агрегативная модель дает наглядное представление о том, что ЦММ входит в класс общих цифровых моделей и подкласс цифровых моделей геоинформационных объектов. Метод пошаговой детали­зации позволяет выделять части и элементы ЦММ.

В автоматизированных системах пространственной обработки дан­ных имеется несколько основных типов цифровых моделей: цифровая модель местности, цифровая модель объекта (ЦМО), цифровая модель карты (ЦМК).

В агрегативной модели ЦМК и ЦМО являются "порожденными" или "ветвями". Объекты более низких уровней, например "цифровая модель рельефа", "планы", получают путем пошаговой детализации. ЦМО вы­делена в отдельный тип, так как при решении ряда задач в ГИС и САПР она используется независимо.

Между ЦММ и ЦМК существует разница: ЦММ определяет модель базы данных, ЦМК - модель представления данных, т.е. представление ЦММ.




Цифровую карту можно определить как цифровую модель геоин­формационной системы, представленную в виде композиции из одного или нескольких слоев. На цифровой карте фиксируются пространствен­ные объекты, связи и отношения между ними, а также пользовательские идентификаторы пространственных объектов, обеспечивающие связь с их атрибутивными данными.

Атрибутивные данные объектов хранятся в виде таблиц, каждая за­пись в которых соотносится с определенным пространственным объек­том цифровой карты через пользовательский идентификатор, указанный и в записи, и в цифровой карте.

Кроме атрибутивного описания содержательная определенность объектов фиксируется в виде конкретных тематических слоев согласно принятой схеме выделения на исходной карте.

Пространственная определенность объектов на цифровой карте фик­сируется в соответствующем выделении слоев цифровых карт по типу пространственных объектов (полигоны, линии и точки).

В контексте данной концепции цифровая модель карты представ­ляет собой отображение цифровой модели местности с помощью средств компьютерной визуализации. Этот подход наглядно прослеживается в технологии работ ряда ГИС. Примером может служить модульная сис­тема МGЕ, в которой аналогом цифровой модели местности выступает объект системы - проект карты. Для отображения проекта (ЦММ) осу­ществляют преобразование - генерацию чертежа. Аналогом ЦМК будет сгенерированный чертеж.

ЦМК можно определить как подмножество ЦММ, сформированное для визуального отображения пространственно-временных данных. Сле­дует подчеркнуть, что ЦММ и ЦМК являются дискретными моделями. Но в процессе отображения ЦМК преобразуется в аналоговую модель - аналоговую карту.

Как показывает опыт и системный анализ, обобщенная геоинфор­мационная система имеет три технологических уровня обработки дан­ных: сбор, обработка и хранение, представление. В соответствии с этим понятие цифровой модели может быть интерпретировано для разных уровней (см. рис. 6.2).

При сборе первичной информации получают различные первич­ные цифровые модели (цифровая модель первичных данных), кото­рые представляют собой совокупность точечного, параметрического и символьного множеств. По существу, это наборы данных, которые, не будучи полной цифровой моделью, служат основой ее формирова­ния. Они могут быть получены с помощью разных технологий и средств, характеризуются большим разбросом форматов и структур данных, в целом не являются некоей унифицированной информаци­онной основой.

На уровне обработки и хранения эти разнообразные наборы циф­ровых данных преобразуются в унифицированные наборы и структуры в соответствии с требованиями хранения в базе данных и становятся элементами единой информационной модели (информационной осно­вы).

Однако и здесь мы имеем не саму цифровую модель, а лишь исход­ные (избыточные) данные для ее создания. Упрощенно говоря, на этом уровне вся исходная информация унифицируется, реструктурируется и размещается в таблицы базы данных.

На уровне представления происходит окончательное создание циф­ровой модели местности в соответствии с требованиями на проектиро­вание ( или построение) ЦММ на основе информации, хранимой в базе данных (см. рис. 6.2).

На этом уровне определяют внешние и внутренние ключи таблиц, устанавливают связи между таблицами, определяют метаданные. Исход­ная унифицированная информационная основа преобразуется в сис­тему.

В общем виде ЦММ может быть определена как совокупность мно­жеств метрической, семантической, параметрической информации и класса операций преобразования над этими множествами.

Дальнейшие детализация и квантификация отмеченных множеств на структурную, топологическую, таксонометрическую и другие виды не представляются целесообразными ввиду того, что они не меняют качественно описания ЦММ и класса ее преобразований.